DE69122956T2 - METHOD AND COMPOSITIONS FOR INHIBITING ANGIOGENESIS - Google Patents
METHOD AND COMPOSITIONS FOR INHIBITING ANGIOGENESISInfo
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Abstract
Description
Die Regierung der Vereinigten Staaten hat aufgrund von Förderungen durch die staatlichen Gesundheitsbehörden Rechte an dieser Erfindung.The United States Government has rights to this invention pursuant to a grant from the Federal Health Authorities.
Die Angiogenese, der Prozeß, durch den sich neue Kapillaren bilden, spielt eine wichtige Rolle bei zahlreichen physiologischen Ereignissen, und zwar sowohl normalen als auch pathologischen. Die Angiogenese ist ein komplexer Prozeß, der durch die Infiltration der Basalmembran durch Kapillarendothelzellen, die Migration der Zellen durch die Matrix in Richtung auf einen Stimulus und die sich anschließende Zellproliferation, die zur Bildung neuer Kapillartuben führt, gekennzeichnet ist.Angiogenesis, the process by which new capillaries form, plays an important role in numerous physiological events, both normal and pathological. Angiogenesis is a complex process characterized by the infiltration of the basement membrane by capillary endothelial cells, the migration of cells through the matrix toward a stimulus, and subsequent cell proliferation leading to the formation of new capillary tubes.
Bei der Angiogenese spielen zwar einige Proteasen Schlüsselrollen, jedoch konnte noch nicht gezeigt werden, daß ein Enzym für alle drei Komponenten der Angiogenese von ausschlaggebender Bedeutung ist, nämlich die Migration endothelialer Zellen und die Proliferation und das Einwachsen von Kapillartuben. Vgl. beispielsweise Mignatti et al., Cell 47, 487-489 (1986) und Rifkin et al., Acta. Biol. Med. Germ. 40, 1259-1263 (1981), welche der Ansicht sind, daß eine Anzahl von Enzymen in einer proteolytischen Kaskade, einschließlich des Plasminogenaktivators und der Kollagenase, zur Inhibition der Angiogenese inhibiert werden muß. Der Plasminogenaktivator und die Kollagenase stehen über Plasmin in Wechselwirkung, das durch den Plasminogenaktivator vom Plasminogen abgespalten wird und die latente Form der Kollagenase unter Erhalt der aktiven Form spaltet. Dies hat zur Folge, daß nicht gezeigt werden konnte, daß ein Enzyminhibitor in der Lage ist, die Angiogenese ohne Cytotoxizität zu inhibieren.Although several proteases play key roles in angiogenesis, it has not yet been shown that one enzyme is crucial for all three components of angiogenesis, namely the migration of endothelial cells and the proliferation and ingrowth of capillary tubes. See, for example, Mignatti et al., Cell 47, 487-489 (1986) and Rifkin et al., Acta. Biol. Med. Germ. 40, 1259-1263 (1981), who are of the opinion are that a number of enzymes in a proteolytic cascade, including plasminogen activator and collagenase, must be inhibited to inhibit angiogenesis. The plasminogen activator and collagenase interact via plasmin, which is cleaved from plasminogen by the plasminogen activator and cleaves the latent form of collagenase to yield the active form. As a result, it has not been possible to show that an enzyme inhibitor is capable of inhibiting angiogenesis without cytotoxicity.
Unter normalen Umständen ist die Angiogenese mit Ereignissen wie der Wundheilung, der Bildung des Corpus luteum und der Embryonalentwicklung verbunden, nämlich wie von Folkman et al., Science 243, 1490-1493 (1989) diskutiert. Einige schwere Erkrankungen werden aber ebenfalls von einer abnormalen Neovaskularisation beherrscht, beispielsweise das Wachstum von soliden Tumoren und Metastasen, einige Typen von Augenerkrankungen und die Rheumatoid- Arthritis. Ein Überblick findet sich bei Auerbach et al., J. Microvasc. Res. 29, 401-411 (1985); Folkman, Advances in Cancer Research, Hrsg. Klein und Weinhouse, S. 175-203 (Academic Press, New York 1985); Patz, Am. J. Ophthalmol. 94, 715-743 (1982) und Folkman et al., Sciences 221, 719-725 (1983). Beispielsweise gibt es eine Anzahl von Augenerkrankungen, von denen viele die Erblindung zur Folge haben, bei denen die okulare Neovaskularisation als Reaktion auf die Erkrankung auftritt. Diese Augenerkrankungen umfassen die diabetische Retinopathie, das neovaskuläre Glaukom, entzündliche Erkrankungen und Augentumoren (z.B. Retinoblastome) . Außerdem gibt es eine Anzahl von anderen Augenerkrankungen, die ebenfalls mit einer Neovaskularisation verbunden sind, beispielsweise die retrolentale Fibroplasie, die Uveitis, etwa zwanzig Augenerkrankungen, die mit choroidaler Neovaskularisation verbunden sind und etwa 50 Augenerkrankungen, die mit einer Neovaskularisation der Iris verbunden sind.Under normal circumstances, angiogenesis is associated with events such as wound healing, corpus luteum formation, and embryonic development, as discussed by Folkman et al., Science 243, 1490-1493 (1989). However, some serious diseases are also dominated by abnormal neovascularization, such as the growth of solid tumors and metastases, some types of eye disease, and rheumatoid arthritis. For a review, see Auerbach et al., J. Microvasc. Res. 29, 401-411 (1985); Folkman, Advances in Cancer Research, eds. Klein and Weinhouse, pp. 175-203 (Academic Press, New York 1985); Patz, Am. J. Ophthalmol. 94, 715-743 (1982) and Folkman et al., Sciences 221, 719-725 (1983). For example, there are a number of eye diseases, many of which result in blindness, in which ocular neovascularization occurs as a response to the disease. These eye diseases include diabetic retinopathy, neovascular glaucoma, inflammatory diseases, and eye tumors (e.g., retinoblastoma). In addition, there are a number of other eye diseases that are also associated with neovascularization, such as retrolental fibroplasia, uveitis, about twenty Eye diseases associated with choroidal neovascularization and about 50 eye diseases associated with neovascularization of the iris.
Die derzeitige Behandlung dieser Erkrankungen reicht nicht aus, und zwar insbesondere dann, wenn es schon zur Neovaskularisation gekommen ist, was häufig die Erblindung zur Folge hat. Untersuchungen haben zu der Ansicht geführt, daß vasoinhibitorische Faktoren, die im normalen Augengewebe (Cornea und Glaskörper) vorhanden sind, im erkrankten Zustand verloren gehen. Der mögliche therapeutische Vorteil, den ein natürlich vorkommender Inhibitor der Angiogenese bei der Bekämpfung von Erkrankungen, bei denen die Neovaskularisation eine ausschlaggebende Rolle spielt, haben könnte, hat dazu geführt, daß seit langer Zeit nach Angiogeneseinhibitoren geforscht wird. Ein Angiogeneseinhibitor könnte eine wichtige therapeutische Rolle bei der Linderung des Verlaufs dieser Erkrankungen spielen sowie ein nützliches Mittel zur Untersuchung ihrer Ätiologie sein.Current treatment of these diseases is inadequate, especially when neovascularization has already occurred, which often results in blindness. Studies have led to the view that vasoinhibitory factors present in normal ocular tissue (cornea and vitreous) are lost in the diseased state. The potential therapeutic benefit that a naturally occurring inhibitor of angiogenesis could have in combating diseases in which neovascularization plays a crucial role has led to a long-standing search for angiogenesis inhibitors. An angiogenesis inhibitor could play an important therapeutic role in alleviating the course of these diseases, as well as being a useful tool in studying their etiology.
Eine Anzahl von Forschern hat berichtet, daß Extrakte von Knorpeln, bei denen es sich um eines der wenigen avaskulären Gewebe im Körper handelt, die Angiogenese inhibieren können: Eisenstein et al., Am. J. Pathol. 81, 1-9 (1987); Pauli et al., J. Natl. Cancer Inst. 67, 55-74 (1981); Brem und Folkman, J. Exp. Med. 141, 427-439 (1975); Langer et al., Science 193, 70-72 (1976); Langer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77, 432-435 (1980) und Lee und Langer, Science 221, 1185-1187 (1983). Langer et al. haben gezeigt, daß Knorpelextrakte, die einen Kollagenaseinhibitor enthalten, die durch einen Tumor ausgelöste und durch eine Entzündung ausgelöste Neovaskularisation der Cornea und der Konjunktiva verzögern, wenn sie entweder durch Infusion oder durch protrahierte Freisetzung aus einem polymeren Implantat zugeführt werden.A number of investigators have reported that extracts from cartilage, one of the few avascular tissues in the body, can inhibit angiogenesis: Eisenstein et al., Am. J. Pathol. 81, 1-9 (1987); Pauli et al., J. Natl. Cancer Inst. 67, 55-74 (1981); Brem and Folkman, J. Exp. Med. 141, 427-439 (1975); Langer et al., Science 193, 70-72 (1976); Langer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77, 432-435 (1980) and Lee and Langer, Science 221, 1185-1187 (1983). Langer et al. have shown that cartilage extracts containing a collagenase inhibitor delay tumor-induced and inflammation-induced neovascularization of the cornea and conjunctiva when administered either by infusion or by prolonged release from a polymeric implant.
Andere Inhibitoren, die Kollagenase in vitro inhibieren, inhibieren bei der In-vivo-Untersuchung die Angiogenese nicht, beispielsweise α&sub2;-Makroglobulin und die Gewebe- Inhibitor-Metalloproteinase (TIMP) . Die Angiogenese hat mehrere Hauptkomponenten, beispielsweise die Proliferation von Kapillarendothelzellen, die Migration von Endothelzellen und die Bildung von Kollagenase. Zur Inhibition der Angiogenese muß eine Verbindung, und zwar entweder alleine oder in Kombination mit einem oder mehreren weiteren Faktoren, die Proliferation der Kapillarendothelzellen, die Migration der Endothelzellen und die Kollagenase inhibieren. Bei den untersuchten Dosierungen inhibiert TIMP die Proliferation der Kapillarendothelzellen, aber nicht die Angiogenese, und Protamin inhibiert das Einwachsen von Blutgefäßen, aber nicht die Proliferation der Kapillarendothelzellen. Protamin ist bei Konzentrationen, bei denen die Angiogenese inhibiert zu werden scheint, cytotoxisch.Other inhibitors that inhibit collagenase in vitro do not inhibit angiogenesis when tested in vivo, such as α2-macroglobulin and tissue inhibitory metalloproteinase (TIMP). Angiogenesis has several major components, such as capillary endothelial cell proliferation, endothelial cell migration, and collagenase formation. To inhibit angiogenesis, a compound must inhibit capillary endothelial cell proliferation, endothelial cell migration, and collagenase, either alone or in combination with one or more other factors. At the doses tested, TIMP inhibits capillary endothelial cell proliferation but not angiogenesis, and protamine inhibits vessel ingrowth but not capillary endothelial cell proliferation. Protamine is cytotoxic at concentrations at which angiogenesis appears to be inhibited.
Es ist gezeigt worden, daß auch Extrakte aus verschiedenen anderen Geweben eine Anti-Angiogenese-Wirkung haben, vgl. beispielsweise die Übersicht von D'Amore, Prog. Clin. Biol. Res. 221, 269-283 (1986). Es sind zwar verschiedene Moleküle identifiziert worden, welche verschiedene Aspekte der Angiogenese inhibieren, beispielsweise die Zellproliferation oder die Zellmigration, aber bis zum Bericht der Anmelder in Science 248, 1408-1410 (1990), nämlich wie in der US-Anmeldung Nr. 07/027 364, am 18. März 1987 eingereicht, Langer et al., beschrieben, ist noch kein einzelnes Molekül, das die Angiogenese in vivo inhibieren kann, im Stand der Technik identifiziert worden. Diese Anmeldung, bei der es sich um eine Teilfortsetzungsanmeldung früherer Anmeldungen handelt, die über einen teilweise gereinigten Proteinextrakt berichten, der aus Knorpeln isoliert wurde und Anti-Angiogenese-Wirkung hat, offenbart die Reinigung eines einzelnen Proteins, das Kollagenase inhibiert und von dem ferner angenommen wird, daß es sich um einen Inhibitor der Angiogenese, der tumorinduzierten Vaskularisation, des Bindegewebeabbaus und der Invasion von Tumorzellen handelt, und das daher zur Behandlung von Hornhautgeschwüren und Rheumatoid-Arthritis und Psoriasis verwendbar ist, nämlich aufgrund der Inhibition von Kollagenase.Extracts from various other tissues have also been shown to have anti-angiogenesis activity, see for example the review by D'Amore, Prog. Clin. Biol. Res. 221, 269-283 (1986). Although various molecules have been identified which inhibit various aspects of angiogenesis, such as cell proliferation or cell migration, no single molecule capable of inhibiting angiogenesis in vivo has been identified in the prior art until applicants' report in Science 248, 1408-1410 (1990), namely as described in US application No. 07/027,364, filed March 18, 1987, Langer et al. This application, which is a continuation-in-part earlier applications reporting a partially purified protein extract isolated from cartilage and having anti-angiogenesis activity, discloses the purification of a single protein which inhibits collagenase and which is further believed to be an inhibitor of angiogenesis, tumor-induced vascularization, connective tissue degradation and tumor cell invasion and which is therefore useful for the treatment of corneal ulcers and rheumatoid arthritis and psoriasis, namely due to the inhibition of collagenase.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen und Verfahren zu ihrer Verwendung zur Behandlung von Erkrankungen, die mit einer abnormalen Angiogenese verbunden sind.An object of the present invention is to provide pharmaceutical compositions and methods of using them for treating diseases associated with abnormal angiogenesis.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen und Verfahren zu ihrer Verwendung zur Inhibition der Proliferation und der Migration von Kapillarendothelzellen.Another object of the present invention is to provide pharmaceutical compositions and methods of using them for inhibiting the proliferation and migration of capillary endothelial cells.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen und Verfahren zu ihrer Verwendung, durch welche die Proliferation und die Migration von Kapillarendothelzellen sowie die Kollagenase oder die Aktivierung der Kollagenase in pharmazeutisch günstigen Dosierungen inhibiert werden.Another object of the present invention is to provide pharmaceutical compositions and methods of use thereof which inhibit the proliferation and migration of capillary endothelial cells and collagenase or the activation of collagenase in pharmaceutically acceptable dosages.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen mit kontrollierter Freisetzung zur topischen Anwendung und Verfahren zu ihrer Verwendung zur Inhibition der Angiogenese.Another object of the present invention is to provide controlled release pharmaceutical compositions for topical application and methods of using them to inhibit angiogenesis.
Isoliertes und gereinigtes Protein, wobei das Protein: a) eine normale Komponente von Knorpeln ist, b) ein scheinbares Molekulargewicht gemäß SDS-PAGE unter reduzierenden Bedingungen von etwa 34 kD hat, wenn es isoliert wird, ohne einem sauren pH-Wert ausgesetzt zu werden, oder von etwa 28 kD, nachdem es einem pH-Wert von 2,0 ausgesetzt worden ist, c) ein Kollagenaseinhibitor ist, und d) eine avaskuläre Zone in einem Chorioallantoismembran-Assay erzeugt, wenn es in einer Menge von etwa 4 µg verwendet wird.An isolated and purified protein, wherein the protein: a) is a normal component of cartilage, b) has an apparent molecular weight by SDS-PAGE under reducing conditions of about 34 kD when isolated without exposure to acidic pH or of about 28 kD after exposure to pH 2.0, c) is a collagenase inhibitor, and d) produces an avascular zone in a chorioallantoic membrane assay when used in an amount of about 4 µg.
Das Protein kann zur Inhibition des Blutgefäßwachstums in vivo und der Proliferation und der Migration der Kapillarendothelzellen in vivo verwendet werden. Das Protein kann aus dem Rinder-Schulterblattknorpel unter Verwendung von 2 M NaCl extrahiert werden, dem sich eine Reihe von Ausfällungs- und Säulenchromatographie-Schritten anschließt, oder es kann von das Protein kodierenden Nukleotidsequenzen exprimiert und unter Verwendung von Sonden, die auf der NH&sub2;-terminalen Proteinsequenz basieren, isoliert werden.The protein can be used to inhibit blood vessel growth in vivo and capillary endothelial cell proliferation and migration in vivo. The protein can be extracted from bovine scapular cartilage using 2 M NaCl followed by a series of precipitation and column chromatography steps, or it can be expressed from nucleotide sequences encoding the protein and isolated using probes based on the NH2-terminal protein sequence.
Die zur Inhibition der Angiogenese in vivo, die als Inhibition der Proliferation und der Migration der Kapillarendothelzellen und des Einwachsens von Blutgefäßen definiert ist, wirksame Dosierung wird aus In-vitro-Inhibitions- Assays extrapoliert. Die wirksamen Dosierungen liegen in vitro im Bereich von 1 nM, nämlich zur Inhibition der Migration der Kapillarendothelzellen, bis 100 nM, nämlich zur Inhibition der Proliferation der Kapillarendothelzellen. Die bevorzugte Dosierung liegt in vivo zwischen 16 nM und 50 bis 75 nM. Die wirksame Dosierung ist von dem Verfahren und dem Mittel zur Zuführung, die lokalisiert oder systemisch erfolgen kann, abhängig. Beispielsweise kann bei einigen Anwendungen wie bei der Behandlung der Psoriasis oder der diabetischen Retinopathie der Inhibitor in einem topischen ophthalmischen Träger zugeführt werden. Bei anderen Anwendungen wie der Behandlung von soliden Tumoren wird der Inhibitor mit Hilfe eines biologisch abbaubaren polymeren Implantats zugeführt.The effective dosage for inhibition of angiogenesis in vivo, defined as inhibition of capillary endothelial cell proliferation and migration and blood vessel ingrowth, is extrapolated from in vitro inhibition assays. Effective dosages in vitro range from 1 nM, namely for inhibition of capillary endothelial cell migration, to 100 nM, namely for inhibition of capillary endothelial cell proliferation. The preferred dosage in vivo is between 16 nM and 50 to 75 nM. The effective dosage depends on the The method and means of delivery, which may be localized or systemic. For example, in some applications, such as the treatment of psoriasis or diabetic retinopathy, the inhibitor may be delivered in a topical ophthalmic carrier. In other applications, such as the treatment of solid tumors, the inhibitor is delivered using a biodegradable polymeric implant.
Es sind In-vitro-Assays zum Screening nach Verbindungen, die in vivo als Inhibitoren der Angiogenese wirksam sind, entwickelt worden. Diese Assays repräsentieren ein für die Angiogenese erforderliches Hauptereignis, so daß die Inhibition in den Assays für die Inhibition der Angiogenese in vivo repräsentativ ist. Die untersuchten Ereignisse umfassen den proteolytischen Abbau der extrazellulären Matrix und/oder der Basalmembran, die Proliferation von Endothelzellen, die Migration von Endothelzellen und die Bildung von Kapillartuben.In vitro assays have been developed to screen for compounds that are effective as inhibitors of angiogenesis in vivo. These assays represent a major event required for angiogenesis, so that inhibition in the assays is representative of inhibition of angiogenesis in vivo. The events studied include proteolytic degradation of the extracellular matrix and/or basement membrane, proliferation of endothelial cells, migration of endothelial cells, and formation of capillary tubes.
Es wurde nun gefunden, daß im Gegensatz zu zahlreichen Berichten in der Literatur sämtliche der verschiedenen wichtigen Faktoren der Angiogenese, nämlich die Proliferation und die Migration von Endothelzellen, die Bildung von Tuben und das Einwachsen von Blutgefäßen, inhibiert werden können, indem nur die Kollagenase spezifisch inhibiert wird. Dies ist angesichts der vielen verschiedenen Reaktionswege und Enzyme, die an der Angiogenese beteiligt sind, äußerst überraschend. Es war nicht zu erwarten, ein gemeinsames Element zu finden, das ohne Cytotoxizität eine ausreichend signifikante spezifische Inhibition der Angiogenese gestattet.It has now been found that, contrary to numerous reports in the literature, all of the various important factors of angiogenesis, namely the proliferation and migration of endothelial cells, the formation of tubes and the ingrowth of blood vessels, can be inhibited by specifically inhibiting only collagenase. This is extremely surprising in view of the many different reaction pathways and enzymes involved in angiogenesis. It was not expected to find a common element that allows sufficiently significant specific inhibition of angiogenesis without cytotoxicity.
Zum Screening nach Verbindungen, welche die Aktivität der Kollagenase, den proteolytischen Abbau der extrazellulären Matrix oder der Basalmembran, die Migration von Endothelzellen und die Bildung von Kapillartuben inhibieren, wurden Assays angewendet, um (1) die potentielle Wirksamkeit in vivo als Inhibitoren der Angiogenese und (2) die wirksame Konzentration zu bestimmen. Wie bereits oben diskutiert, müssen sämtliche dieser Elemente der Angiogenese in vivo inhibiert werden, damit eine Zusammensetzung wirksam ist. Es wurde festgestellt, daß Inhibitoren der Kollagenase in sämtlichen dieser Assays wirksam sind, wenn sie in einem geeigneten Träger und in einer geeigneten Konzentration zur Verfügung gestellt werden. Die Assays werden daher zuerst dazu verwendet, festzustellen, ob die Verbindung ein Kollagenaseinhibitor ist, und dann, ob sie in den anderen Assays wirksam ist und bei welcher Dosierung.To screen for compounds that inhibit collagenase activity, proteolytic degradation of the extracellular matrix or basement membrane, migration of endothelial cells, and capillary tube formation, assays were used to determine (1) potential efficacy in vivo as inhibitors of angiogenesis and (2) effective concentration. As discussed above, all of these elements of angiogenesis must be inhibited in vivo for a composition to be effective. Collagenase inhibitors have been found to be effective in all of these assays when provided in an appropriate carrier and at an appropriate concentration. The assays are therefore used first to determine whether the compound is a collagenase inhibitor and then whether it is effective in the other assays and at what dosage.
Die wesentlichen Elemente dieser Assays umfassen die Verwendung von Endothelzellen als Ziel des Assays und die Stimulation der Endothelzellen mit bekannten Angiogenese faktoren, um die Wirkung eines mutmaßlichen Inhibitors in unstimulierten Endothelzellen mit der in stimulierten zu vergleichen. Die verwendbaren Endothelzellen umfassen Kapillarendothelzellen und Endothelzellen der Nabelvene. Verwendbare Faktoren zur Stimulation der Endothelzellen sind beispielsweise der saure oder der basische Fibroblastenwachstumsfaktor.The essential elements of these assays include the use of endothelial cells as the target of the assay and the stimulation of the endothelial cells with known angiogenesis factors in order to compare the effect of a putative inhibitor in unstimulated endothelial cells with that in stimulated ones. The endothelial cells that can be used include capillary endothelial cells and umbilical vein endothelial cells. Factors that can be used to stimulate the endothelial cells include acidic or basic fibroblast growth factor.
Die folgenden Assays beruhen auf Assays, die im Stand der Technik beschrieben wurden und die zum Screening nach Kollagenaseinhibitoren zur Inhibition der Angiogenese in vivo modifiziert wurden.The following assays are based on assays described in the prior art that are used to screen for Collagenase inhibitors were modified to inhibit angiogenesis in vivo.
Eine Einheit der Kollagenase inhibierenden Aktivität ist als die Menge an Protein definiert, die zur Inhibition einer Einheit Cornea-Kollagenase um 50% erforderlich ist. Eine Einheit Kollagenase bewirkt in 2,5 h bei 37ºC eine 10%ige Spaltung von Kollagen. Die Kollagenaseaktivität wird unter Anwendung eines von Johnson-Wint, Anal. Biochem. 68, 70 (1980), entwickelten Assays bestimmt. Typ-I- Kollagen wird aus der Sehne des Rattenschwanzes durch Solubilisierung in 0,5 M Essigsäure und wiederholtes Ausfällen mit Natriumphosphat gereinigt und dann unter Verwendung von [¹&sup4;C]-Essigsäureanhydrid acetyliert. Das radiomarkierte Kollagen wird in 0,5 M Essigsäure zusammen mit ausreichend nicht markiertem gereinigten Typ-I-Kollagen gelöst, so daß sich eine Lösung mit 2 mg/ml und einer spezifischen Aktivität von etwa 350.000 cpm/ml ergibt. Die Kollagenlösung wird zweimal bei 4ºC gegen 0,15 M Natriumphosphatpuffer, pH 7,6, dialysiert. Dann werden Gewebekulturplatten mit 96 Vertiefungen im Winkel von 45º aufgestellt und Aliquots der dialysierten Lösung (25 µl, 8.750 cpm) in die untere Hälfte jeder Vertiefung gegeben. Durch einstündiges Inkubieren der Platten bei 37ºC wird die Bildung von Fibrillen ermöglicht. Dann werden die Platten 1 h in Wasser eingetaucht und dann über Nacht trocknen gelassen.One unit of collagenase inhibitory activity is defined as the amount of protein required to inhibit one unit of corneal collagenase by 50%. One unit of collagenase causes 10% cleavage of collagen in 2.5 hours at 37°C. Collagenase activity is determined using an assay developed by Johnson-Wint, Anal. Biochem. 68, 70 (1980). Type I collagen is purified from rat tail tendon by solubilization in 0.5 M acetic acid and repeated precipitation with sodium phosphate and then acetylated using [14C]-acetic anhydride. The radiolabeled collagen is dissolved in 0.5 M acetic acid together with sufficient unlabeled purified type I collagen to give a solution of 2 mg/ml with a specific activity of approximately 350,000 cpm/ml. The collagen solution is dialyzed twice at 4ºC against 0.15 M sodium phosphate buffer, pH 7.6. Then 96-well tissue culture plates are set up at 45º and aliquots of the dialyzed solution (25 µl, 8,750 cpm) are added to the lower half of each well. Incubating the plates at 37ºC for 1 hour allows fibrils to form. The plates are then immersed in water for 1 hour and then allowed to dry overnight.
Die Kollagenase wird aus dem Kulturmedium explantierter Rindercorneae erhalten. Die Corneae werden aus den Rinderaugen herausgeschnitten und mit Clinidin-Lösung und anschließend mit balancierter Hank-Salzlösung, die 2% Penicillin-Streptomycin enthält, gespült. Dann werden sie in Stücke zu 4 mm² geschnitten und in T150-Gewebekulturflaschen gegeben, die Dulbeccos modifiziertes Eagle-Medium, 5% fötales Rinderserum und 2% Penicillin-Streptomycin- Lösung enthalten. Anschließend werden 0,5 ml Cytochalasin B (1 mg/ml in Dimethylsulfoxid) zu 100 ml des Mediums gegeben. Ein Kolben enthält etwa 10 Corneae/50 ml Medium. Die Kolben werden bei 35ºC in einem Inkubator in einer Atmosphäre aus 95% feuchter Luft und 5% C0&sub2; inkubiert. Das Medium wird 7 Tage nachdem die Corneae explantiert worden waren gesammelt und bei 4ºC aufbewahrt. Dann wird frisches Medium zu den Corneae gegeben und am 14. Tag eine zweite Sammlung vorgenommen. Das Kollagenase enthaltende Medium wird unter sterilen Bedingungen bei 4ºC bis zu 2 Monate aufbewahrt. Vor der Verwendung wird in dem Kulturmedium enthaltene latente Kollagenase durch Trypsinbehandlung aktiviert, indem das Medium 7 min bei 37ºC mit einem Zehntel Volumen Trypsin mit einer Konzentration von 1 mg/ml inkubiert wird. Nach der Aktivierung wird ein Zehntel Volumen Sojabohnen-Trypsininhibitor (5 mg/ml) zur Inaktivierung des Trypsins dazugegeben. Dann wird das Enzym mit Kollagenaseassaypuffer (CAB) (0,05 Tris-HCl, pH 7,6, das 0,2 M NaCl, 0,001 M CaCl&sub2; und 0,01% Natriumazid enthält, CAB) verdünnt, so daß 100 µl Kollagenaselösung in 2,5 h bei 37ºC Kollagen (5 µg) zu 10% spaltet.Collagenase is obtained from the culture medium of explanted bovine corneae. Corneae are excised from bovine eyes and incubated with clinidine solution and then with Hank's balanced salt solution containing 2% penicillin-streptomycin. They are then cut into 4 mm2 pieces and placed in T150 tissue culture flasks containing Dulbecco's modified Eagle's medium, 5% fetal bovine serum and 2% penicillin-streptomycin solution. Then 0.5 ml of cytochalasin B (1 mg/ml in dimethyl sulfoxide) is added to 100 ml of the medium. One flask contains approximately 10 corneas/50 ml of medium. The flasks are incubated at 35ºC in an incubator in an atmosphere of 95% humid air and 5% CO₂. The medium is collected 7 days after the corneas have been explanted and stored at 4ºC. Fresh medium is then added to the corneas and a second collection is made on day 14. The collagenase-containing medium is stored under sterile conditions at 4ºC for up to 2 months. Before use, latent collagenase contained in the culture medium is activated by trypsin treatment by incubating the medium for 7 min at 37ºC with one-tenth volume of trypsin at a concentration of 1 mg/ml. After activation, one-tenth volume of soybean trypsin inhibitor (5 mg/ml) is added to inactivate the trypsin. The enzyme is then diluted with collagenase assay buffer (CAB) (0.05 Tris-HCl, pH 7.6, containing 0.2 M NaCl, 0.001 M CaCl₂ and 0.01% sodium azide, CAB) so that 100 µl of collagenase solution cleaves collagen (5 µg) to 10% in 2.5 h at 37ºC.
Die Proben, die auf die Kollagenase inhibierende Aktivität untersucht werden sollen, werden in CAB gelöst oder dagegen dialysiert. 100 µl der Proben und 100 µl der verdünnten Enzymlösung werden miteinander vermischt, in die Kollagen enthaltenden Vertiefungen gegeben und 2,5 h bei 37ºC inkubiert. Die Überstände, die lösliche radioaktiv markierte Abbauprodukte enthalten, werden in einem Szintillationsspektrometer Beckman Model LS 1800 ausgezählt. Assay für die Inhibition der Proliferation von Kapillarendothelzellen.The samples to be tested for collagenase inhibitory activity are dissolved in CAB or dialyzed against it. 100 µl of the samples and 100 µl of the diluted enzyme solution are mixed together, added to the collagen-containing wells and incubated for 2.5 h at 37ºC. The supernatants, which contain soluble radiolabeled degradation products, are counted in a Beckman Model LS 1800 scintillation spectrometer. Assay for the inhibition of capillary endothelial cell proliferation.
Die Proliferation von Kapillar-ECs als Reaktion auf einen angiogenetischen Stimulus ist eine kritische Komponente der Neovaskularisation, nämlich wie von Ausprunk und Folkman, J. Microvasc. Res. 14, 153-65 (1977), diskutiert. Durch die Verwendung der speziellen Zellen, die an der Angiogenese beteiligt sind, und deren Stimulation mit bekannten Angiogenesefaktoren, in diesem Fall dem sauren Fibroblastenwachstumsfaktor (aFGF), nämlich wie von D'Amore und Klagsbrun, J. Cell Biol. 99, 1545-1549 (1984), berichtet, ist es möglich, den Prozeß der Angiogenese in vitro nachzuahmen. Bei diesem Assay-Typ handelt es sich um den Assay der Wahl, um die Stimulation der Proliferation der Kapillar-ECs durch verschiedene angiogenetische Faktoren zu demonstrieren, vgl. die Übersicht von Shing et al., Science 223, 1296-1298 (1984).Proliferation of capillary ECs in response to an angiogenic stimulus is a critical component of neovascularization, as discussed by Ausprunk and Folkman, J. Microvasc. Res. 14, 153-65 (1977). By using the specific cells involved in angiogenesis and stimulating them with known angiogenesis factors, in this case acidic fibroblast growth factor (aFGF), as reported by D'Amore and Klagsbrun, J. Cell Biol. 99, 1545-1549 (1984), it is possible to mimic the process of angiogenesis in vitro. This type of assay is the assay of choice to demonstrate stimulation of capillary EC proliferation by various angiogenic factors, see the review by Shing et al., Science 223, 1296-1298 (1984).
Die Anzahl der Endothelzellen in der Kultur kann basierend auf der kolorimetrischen Bestimmung der zellulären Aktivität der sauren Phosphatase rasch bestimmt werden, nämlich wie von Connolly et al., J. Anal. Biochem. 152, 136-140 (1986), beschrieben. Die Kapillarendothelzellen werden am 1. Tag in mit Gelatine beschichteten Gewebekulturschalen mit 96 Vertiefungen ausplattiert (2 x 10³ /0,2 ml). Am 2. Tag wird den Zellen wieder Dulbeccos modifiziertes Eagle- Medium (Gibco) mit 5% Kälberserum (Hyclone) (DMEM/5) und aFGF (2 ng/ml) (FGF Co.) zugeführt, worauf steigende Konzentrationen der Verbindung dazugegeben werden. Die Verbindung wird in Volumina dazugegeben, die 10% des Endvolumens nicht übersteigen. Als Kontrollen sind Vertiefungen, die nur phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) (Gibco) und PBS + aFGF enthalten, vorgesehen. Am 5. Tag werden die Medien entfernt und die Zellen mit PBS gewaschen und dann in 100 µl Puffer, der 0,1 M Natriumacetat (pH 5,5), 0,1% Triton X-100 und 100 mM p-Nitrophenylphosphat (Sigma-104- Phosphatasesubstrat) enthält, lysiert. Nach zweistündiger Inkubation bei 37ºC wird die Reaktion durch Zugabe von 10 µl 1 N NaOH gestoppt. Die Farbentwicklung wird unter Verwendung eines schnellen Mikroplattenlesegerätes (Bio-Tek) bei 405 nm bestimmt.The number of endothelial cells in the culture can be rapidly determined based on the colorimetric determination of cellular acid phosphatase activity, as described by Connolly et al., J. Anal. Biochem. 152, 136-140 (1986). Capillary endothelial cells are plated on day 1 in gelatin-coated 96-well tissue culture dishes (2 x 10³/0.2 ml). On day 2, cells are returned to Dulbecco's modified Eagle's medium (Gibco) with 5% calf serum (Hyclone) (DMEM/5) and aFGF (2 ng/ml) (FGF Co.) and increasing concentrations of compound are added. Compound is added in volumes not exceeding 10% of the final volume. Control wells containing only phosphate buffered saline (PBS) (Gibco) and PBS + aFGF are provided. On day 5, the Media is removed and cells are washed with PBS and then lysed in 100 µl of buffer containing 0.1 M sodium acetate (pH 5.5), 0.1% Triton X-100 and 100 mM p-nitrophenyl phosphate (Sigma-104 phosphatase substrate). After incubation for 2 hours at 37ºC, the reaction is stopped by adding 10 µl of 1 N NaOH. Color development is determined using a fast microplate reader (Bio-Tek) at 405 nm.
Nach Connolly et al. ergibt sich eine lineare Beziehung zwischen der Aktivität der sauren Phosphatase und der Anzahl der Endothelzellen bis zu 10.000 Zellen/Vertiefung. Ferner werden mit bekannten Zellzahlen Standardkurven für die Aktivität der sauren Phosphatase erstellt, um sicherzustellen, daß die Enzymspiegel die tatsächliche EC-Zahl wiedergeben. Die prozentuale Inhibition wird durch den Vergleich der Zellzahl von Vertiefungen, die der Einwirkung des Stimulus ausgesetzt waren, mit der, die Stimulus und Inhibitor ausgesetzt waren, bestimmt. Jeder Punkt stellt den Mittelwert von 4 Kontrollvertiefungen und 3 Inhibitorvertiefungen dar, wobei die SEM des Mittelwertes weniger als 7% beträgt. Die Genauigkeit der Daten wird durch elektronische Zellzählungsassays bestätigt.According to Connolly et al., there is a linear relationship between acid phosphatase activity and the number of endothelial cells up to 10,000 cells/well. In addition, standard curves for acid phosphatase activity are constructed using known cell numbers to ensure that enzyme levels reflect the true EC number. Percent inhibition is determined by comparing the number of cells from wells exposed to the stimulus with those exposed to both stimulus and inhibitor. Each point represents the mean of 4 control wells and 3 inhibitor wells, with the SEM of the mean being less than 7%. The accuracy of the data is confirmed by electronic cell counting assays.
Die Wirkung der Verbindung auf die DNA-Synthese von Kapillar-ECs kann ferner durch die Unterdrückung des Einbaus von radioaktivem Thymidin in Kapillar-ECs als Reaktion auf aFGF bestimmt werden.The effect of the compound on DNA synthesis of capillary ECs can be further determined by the suppression of radioactive thymidine incorporation into capillary ECs in response to aFGF.
Assay für die Inhibition der Migration der Kapillarendothelzellen.Assay for inhibition of capillary endothelial cell migration.
Zur Untersuchung der Wirkungen von CDI auf die Migration von Kapillar-ECs wird eine Modifikation der Kammertechnik von Boyden, Falk et al., J. Immunol. 118, 239-247 (1980), angewendet. Eine Boyden-Kammer mit Blindvertiefung wie sie in J. Exp. Med. 115, 453-456 (1962) beschrieben ist, besteht aus 2 Vertiefungen (obere und untere), die durch eine poröse Membran getrennt sind. Eine bekannte Konzentration des Wachstumsfaktors wird in die unteren Vertiefungen gegeben und eine vorbestimmte Anzahl Zellen und die zu untersuchende Verbindung in die oberen Vertiefungen. Die Zellen, binden an die obere Oberfläche der Membran, wandern hindurch und binden an die untere Membranoberfläche. Die Membran kann dann fixiert und zum Auszählen unter Anwendung des Verfahrens von Glaser et al., Nature 288, 483-484 (1980), gefärbt werden.To investigate the effects of CDI on the migration of capillary ECs, a modification of the chamber technique by Boyden, Falk et al., J. Immunol. 118, 239-247 (1980). A blank-well Boyden chamber as described in J. Exp. Med. 115, 453-456 (1962) consists of 2 wells (upper and lower) separated by a porous membrane. A known concentration of growth factor is added to the lower wells and a predetermined number of cells and the compound of interest are added to the upper wells. The cells bind to the upper surface of the membrane, migrate across, and bind to the lower membrane surface. The membrane can then be fixed and stained for counting using the method of Glaser et al., Nature 288, 483-484 (1980).
Die Migration wird unter Verwendung von Kammern mit Blindvertiefungen (Neuroprobe, Nr. 025-187) und Polycarbonatmembranen mit Poren von 8 µm (Nucleopore), die mit Fibronectin (6,67 µm/ml in PBS) (human, Cooper) vorbeschichtet sind, bestimmt. In die untere Vertiefung wird in einer Konzentration von 10 ng/ml basischer FGF (Takeda Co.), in DMEM verdünnt mit 1% Kälberserum (DMEM/l), gegeben. In die oberen Vertiefungen werden 5 x 10&sup5; Kapillar- ECs/ml und steigende Konzentrationen der zu untersuchenden Verbindung gegeben. In die Kontrollvertiefungen wird DMEM/l gegeben, und zwar entweder mit oder ohne bFGF. Die Migrationskammern werden 4 h bei 37ºC in 10% CO&sub2; inkubiert. Dann werden die Zellen auf der oberen Oberfläche der Membran abgewischt, indem die Membran über ein Wischerblatt (Neuroprobe) gezogen wird. Die Zellen, die durch die Membran auf die untere Oberfläche gewandert sind, werden in 2% Glutaraldehyd und im Anschluß daran mit Methanol fixiert (4ºC) und mit Hämatoxylin gefärbt. Die Migration wird durch Auszählen der Zellen auf der unteren Oberfläche in 16 Ölimmersionsfeldern (OIF) quantifiziert. Jeder Punkt stellt den Mittelwert +/- SEM von 4 Vertiefungen dar. In den Kontrollvertiefungen ohne bFGF beträgt die Anzahl gewanderter Kapillar-ECs 61 +/- 7 Zellen.Migration is determined using blank well chambers (Neuroprobe, #025-187) and 8 µm pore polycarbonate membranes (Nucleopore) precoated with fibronectin (6.67 µm/ml in PBS) (human, Cooper). Basic FGF (Takeda Co.) diluted in DMEM with 1% calf serum (DMEM/L) is added to the lower well at a concentration of 10 ng/ml. 5 x 10⁵ capillary ECs/ml and increasing concentrations of the compound of interest are added to the upper wells. DMEM/L is added to the control wells, either with or without bFGF. Migration chambers are incubated for 4 h at 37°C in 10% CO₂. Then the cells on the upper surface of the membrane are wiped by pulling the membrane over a wiper blade (Neuroprobe). The cells that have migrated through the membrane to the lower surface are fixed in 2% glutaraldehyde and then with methanol (4ºC) and stained with hematoxylin. Migration is quantified by counting the cells on the lower surface in 16 oil immersion fields (OIF). Each point represents the mean +/- SEM of 4 wells. In the control wells without bFGF, the number of migrated capillary ECs is 61 +/- 7 cells.
Assay für die Inhibition der Neovaskularisation in vitro.Assay for inhibition of neovascularization in vitro.
Der von Taylor und Folkman, Nature (London) 297, 307-312 (1982), beschriebene Hühner-Chorioallantoismembran-Assay (CAM) wird angewendet, um zu bestimmen, ob die Verbindung die Neovaskularisation in vivo hemmen kann. Die Wirkung der Verbindung auf wachsende embryonale Gefäße wird unter Verwendung von Hühnerembryos untersucht, bei denen im Dottersack nach 48 h Kapillaren auftreten und während der nächsten 6 bis 8 Tage rasch wachsen.The chicken chorioallantoic membrane assay (CAM) described by Taylor and Folkman, Nature (London) 297, 307-312 (1982) is used to determine whether the compound can inhibit neovascularization in vivo. The effect of the compound on growing embryonic vessels is studied using chicken embryos in which capillaries appear in the yolk sac after 48 hours and grow rapidly over the next 6 to 8 days.
Am dritten Tag der Entwicklung werden die befruchteten Hühnerembryos aus ihren Schalen entnommen und in Kunststoffpetrischalen (1005, Falcon) gegeben. Sie werden bei 37ºC in einer feuchten Atmosphäre mit 5% CO&sub2; gehalten. Am sechsten Tag werden Proben zu 4 µg des gereinigten CDI in Methylcellulosescheiben eingemischt und auf die Öberflächen der wachsenden CAMs oberhalb des dichten subektodermalen Plexus gegeben. Nachdem die CAMs 48 h lang der Einwirkung des CDI ausgesetzt worden waren, werden die avaskulären Zonen, die von Kapillaren und kleinen Gefäßen frei sind, unter Verwendung eines Binokular-Präpariermikroskops mit der Vergrößerung x7-10 untersucht. Dann wird den CAMs, wie bereits von Taylor und Folkman (1982) beschrieben, intravaskulär indische Tinte/Liposyn injiziert.On the third day of development, the fertilized chicken embryos are removed from their shells and placed in plastic petri dishes (1005, Falcon). They are kept at 37ºC in a humidified atmosphere with 5% CO2. On the sixth day, 4 µg samples of the purified CDI are mixed in methylcellulose disks and placed on the surfaces of the growing CAMs above the dense subectodermal plexus. After the CAMs have been exposed to CDI for 48 h, the avascular zones, free of capillaries and small vessels, are examined using a binocular dissecting microscope at x7-10 magnification. The CAMs are then injected intravascularly with Indian ink/liposyn as previously described by Taylor and Folkman (1982).
Die Gewebeproben werden bei Raumtemperatur in Formalin fixiert und mit 0,1 M Cacodylatpuffer, pH 7,4, gespült. Dann werden die Proben bei 4ºC in JB-4-Kunststoff (Polysciences) eingebettet und unter Verwendung eines Mikrotoms Reichert 2050 Schnitte mit 3 um angefertigt. Die Schnitte werden mit Toluidin-Blau angefärbt. Die Mikrographien werden mit einem Photomikroskop von Zeiss unter Verwendung von Kodak TM x100 und eines Grünfilters aufgenommen.Tissue samples are fixed in formalin at room temperature and rinsed with 0.1 M cacodylate buffer, pH 7.4. Then samples are embedded in JB-4 plastic (Polysciences) at 4ºC and sectioned using a microtome Reichert 2050 sections of 3 µm are prepared. The sections are stained with toluidine blue. The micrographs are taken with a Zeiss photomicroscope using Kodak TM x100 and a green filter.
Assay für die Inhibition der Kapillartubenbildung.Assay for inhibition of capillary tube formation.
Die Kapillartubenbildung ist eine wichtige Komponente der Angiogenese. Ein Assay, der die Aktivität der Kapillartubenbildung anzeigt, besteht daraus, daß die Verbindung auf Kollagengele aufgebracht wird oder sich dazwischen befindet und bestimmt wird, ob von kultivierten BCE-Zellen kapillarenähnliche Tuben gebildet werden. In den Kontrollkollagengelen, die nicht mit dem Inhibitor behandelt wurden, ergibt sich ein Monolayer aus BCE-Zellen in Form eines Netzwerkes aus verzweigten, anastomosierenden Strängen aus Endothelzellen, die in vivo Kapillarbetten ähneln. Im Gegensatz dazu zeigen mit einem Inhibitor behandelte Kollagengele eine schwere Störung der Reorganisation der BCE-Zellen, so daß eine Organisation zu kapillarähnlichen Tuben verhindert zu werden scheint.Capillary tube formation is an important component of angiogenesis. An assay that indicates capillary tube formation activity consists of applying the compound to or between collagen gels and determining whether capillary-like tubes are formed by cultured BCE cells. In the control collagen gels that were not treated with the inhibitor, a monolayer of BCE cells results in the form of a network of branched, anastomosing strands of endothelial cells that resemble capillary beds in vivo. In contrast, collagen gels treated with an inhibitor show severe disruption of BCE cell reorganization, so that organization into capillary-like tubes appears to be prevented.
Es wurde gereinigtes, aus Knorpel stammendes Protein (CDI) isoliert. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens drei verschiedene Aktivitäten aufweist, die zur Inhibition der Angiogenese wichtig sind. Aufgrund dieser Aktivitäten kann das Protein in einem pharmazeutisch annehmbaren Träger in einer Dosierung zugeführt werden, in welcher die Angiogenese in vivo durch lokale Inhibition der Proliferation und der Migration von Kapillar-endothelzellen und des Einwachsens von Blutgefäßen inhibiert wird.Purified cartilage-derived protein (CDI) was isolated. It is characterized by having at least three different activities that are important for the inhibition of angiogenesis. Due to these activities, the protein can be administered in a pharmaceutically acceptable carrier at a dosage that stimulates angiogenesis in vivo by local inhibition of the proliferation and migration of capillary endothelial cells and the Ingrowth of blood vessels is inhibited.
Der hier verwendete Begriff CDI bezieht sich auf jedes Protein, das spezifisch eukaryotische Kollagenase inhibiert, das durch eine Nukleotidsequenz kodiert wird, welche unter Standardbedingungen an die Nukleotidsequenz hybridisiert, die das Inhibitorprotein kodiert, das aus dem Knorpel, nämlich wie nachstehend beschrieben, oder aus Chondrocyten- oder Fibroblastenkulturflüssigkeit isoliert wird. Da der CDI nicht artenspezifisch ist, ist es möglich, zur Behandlung von Menschen einen CDI zu verwenden, der aus einer nicht-menschlichen Quelle isoliert wurde. CDI-ähnliche Proteine, die spezifisch Kollagenase inhibieren, werden von einer Anzahl verschiedener Gewebe gebildet. Daher können CDI-Proteine auch von genetisch manipulierten Sequenzen exprimiert werden, die mit Standardtechniken aus einer aus Chondrozyten oder anderen Zellen, z.B. Fibroblasten, die sich zu Knorpeln differenzieren können, oder aus anderen Säugerzellen präparierten Bibliothek isoliert werden, und zwar unter Verwendung von markierten synthetischen Oligonukleotiden, die Abschnitte des aus dem Knorpel isolierten CDI kodieren, als Sonden. Diese Sonden können unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Ausrüstung synthetisiert werden oder von einer Firma, die im Auftrag Synthesen durchführt. Verfahren zum Screening von Bibliotheken unter Verwendung von markierten Sonden oder Antikörpern gegen ein gereinigtes Protein sind dem Fachmann gut bekannt, vgl. beispielsweise Maniatis et al., Molucular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor, NY 1989).The term CDI as used herein refers to any protein that specifically inhibits eukaryotic collagenase that is encoded by a nucleotide sequence that hybridizes under standard conditions to the nucleotide sequence encoding the inhibitor protein isolated from cartilage, as described below, or from chondrocyte or fibroblast culture fluid. Since CDI is not species specific, it is possible to use a CDI isolated from a non-human source to treat humans. CDI-like proteins that specifically inhibit collagenase are produced by a number of different tissues. Therefore, CDI proteins can also be expressed from genetically engineered sequences isolated by standard techniques from a library prepared from chondrocytes or other cells, e.g., fibroblasts capable of differentiating into cartilage, or from other mammalian cells, using as probes labeled synthetic oligonucleotides encoding portions of the CDI isolated from the cartilage. These probes can be synthesized using commercially available equipment or by a contract synthesis company. Methods for screening libraries using labeled probes or antibodies to a purified protein are well known to those skilled in the art, see, for example, Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor, NY 1989).
Die teilweise Reinigung und Charakterisierung des Proteins mit der Kollagenase inhibierenden Aktivität sind detailliert in der US-Anmeldung Nr. 07/027 364, die am 18. März 1987 eingereicht wurde, beschrieben. Der aus dem Knorpel stammende Inhibitor (CDI) wird aus dem Rinderknorpel durch eine Extraktion mit 2 M NaCl, der sich die Ausfällung mit Chlorwasserstoffsäure und zwei Ausfällungen mit Ammoniumsulfat (25%, 60%) anschließen, isoliert. Der Inhibitor wird auf eine A-1, 5m Gelfiltrationssäule aufgetragen. Die weitere Reinigung wird durch Ionenaustauschchromatographie, einen zweiten Gelfiltrationsschritt und Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie erreicht.The partial purification and characterization of the protein with collagenase inhibiting activity are detailed in US Application No. 07/027,364, filed on March 18, 1987. The cartilage-derived inhibitor (CDI) is isolated from bovine cartilage by extraction with 2 M NaCl, followed by precipitation with hydrochloric acid and two precipitations with ammonium sulfate (25%, 60%). The inhibitor is applied to an A-1.5m gel filtration column. Further purification is achieved by ion exchange chromatography, a second gel filtration step and reversed-phase high performance liquid chromatography.
Der CDI kann aus Knorpeln isoliert werden. Die Kälberschulterblätter werden innerhalb von 24 h nach der Schlachtung aus einer Schlachterei bezogen. Die Hälfte des Knorpels, die sich am weitesten vom Knochen entfernt befindet, wird herausgeschnitten und zuerst mit einem Knochenhautabheber (Arista) und dann mit einer Skalpellklinge (Nr. 10, Bard-Parker) abgeschabt, bis sie von Bindegewebe frei ist. Die Knorpelstreifen werden bis zur Verwendung bei -20ºC aufbewahrt.CDI can be isolated from cartilage. Calf shoulder blades are obtained from a slaughterhouse within 24 hours of slaughter. The half of the cartilage, furthest from the bone, is excised and scraped first with a periosteal scraper (Arista) and then with a scalpel blade (No. 10, Bard-Parker) until free of connective tissue. The cartilage strips are stored at -20ºC until use.
Der gefrorene Knorpel wird aufgetaut und in einem Cuisinart Modell DLC 10 in Stücke zu 1/8 in³ zerhackt. Die zerhackten Streifen (1 kg pro Charge) werden bei 4ºC 48 h lang in 8 1 0,01 M 4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinethansulfonsäure, pH 7,6, die 2 M NaCl, 3 mM EDTA und 0,02% Natriumazid enthält, extrahiert. Der Extrakt wird durch einen Nitex-Filter (153 µm Maschenweite, Tetko) filtriert, 1 h bei 4ºC mit 12.500 x g zentrifugiert und dann sowohl durch Nitex als auch durch mehrere Lagen Gaze filtriert. Der filtrierte Extrakt, etwa 7,4 1, wird unter Verwendung eines Pellicon-Kassettensystems (Millipore), das mit einer PTCG-Kassette (Molekulargewichtsgrenze, Mr 10.000) ausgerüstet ist, konzentriert. Das Konzentrat wird gegen 10 mM Tris-HCl, pH 7,6, das 0,15 NaCl und 0,02% Natriumazid enthält, dialysiert und bei -20ºC aufbewahrt.Frozen cartilage is thawed and minced in a Cuisinart Model DLC 10 into 1/8 in3 pieces. Minced strips (1 kg per batch) are extracted in 8 L of 0.01 M 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid, pH 7.6, containing 2 M NaCl, 3 mM EDTA, and 0.02% sodium azide at 4ºC for 48 h. The extract is filtered through a Nitex filter (153 µm mesh, Tetko), centrifuged at 12,500 xg for 1 h at 4ºC, and then filtered through both Nitex and several layers of gauze. The filtered extract, approximately 7.4 l, is concentrated using a Pellicon cassette system (Millipore) equipped with a PTCG cassette (molecular weight cutoff, Mr 10,000). The concentrate is reprecipitated against 10 mM Tris-HCl, pH 7.6, containing 0.15% NaCl and 0.02% sodium azide. contains, dialyzed and stored at -20ºC.
Zur Säureausfällung von Verunreinigungen des Inhibitors wird tropfenweise 1 N HCl zu dem konzentrierten Extrakt gegeben, bis der pH-Wert 2,0 erreicht. Dann wird der Extrakt 30 min bei 25.000 x g zentrifugiert und das Pellet verworfen. Anschließend wird 1 N NaOH tropfenweise zu dem Überstand gegeben, bis der pH-Wert 7,6 beträgt. Dann wird der Extrakt 30 min bei 25.000 x g zentrifugiert und das Pellet zur Entfernung sämtlicher in Säure unlöslicher Verunreinigungen aus der inhibitorhaltigen Lösung verworfen.To acid precipitate inhibitor impurities, 1 N HCl is added dropwise to the concentrated extract until the pH reaches 2.0. The extract is then centrifuged at 25,000 x g for 30 min and the pellet is discarded. 1 N NaOH is then added dropwise to the supernatant until the pH reaches 7.6. The extract is then centrifuged at 25,000 x g for 30 min and the pellet is discarded to remove any acid-insoluble impurities from the inhibitor-containing solution.
Anschließend wird (NH&sub4;)&sub2;SO&sub4; bis zu 25%iger Sättigung zu dem Extrakt gegeben und der Niederschlag nach der Zentrifugation verworfen. Dann wird mehr (NH&sub4;)&sub2;SO&sub4; bis zur 60%igen Sättigung dazugegeben. Die zu 60% gesättigte Lösung wird zentrifugiert und das inhibitorhaltige Pellet bei -20ºC aufbewahrt.Then (NH₄)₂SO₄ is added to the extract to 25% saturation and the precipitate is discarded after centrifugation. Then more (NH₄)₂SO₄ is added to 60% saturation. The 60% saturated solution is centrifuged and the inhibitor-containing pellet is stored at -20ºC.
Das aufgetaute Pellet wird in 0,01 M Tris-HCl, pH 7,6, das 4 M Guanidin-HCl, 0,001 M CaCl&sub2; und 0,2% Natriumazid enthält, gelöst und bei 4ºC auf eine A1,5m Sepharose -Größenausschlußsäule (Pharmacia, Piscataway, NJ) (2,5 x 90 cm) mit einer Flußrate von 30 ml/h aufgebracht. Der Ablauf aus der Säule wird spektrophotometrisch bei 280 oder 220 nm überwacht. Der Inhibitor eluiert bei einem scheinbaren Molekulargewicht von 28.000 Da. Alle Fraktionen, die nach dem Assay für die Kollagenase-Aktivität den Inhibitor enthalten, werden gepoolt und in einer Amicon-Rührzelle, die mit einer YM10-Membran ausgerüstet ist, konzentriert. Das zurückgehaltene Material wird gegen 0,05 M Tris-HCl, pH 7,6, das 0,05 M CaCl&sub2; und 0,05% Natriumazid enthält, dialysiert und dann mit einer Flußrate von 70 ml/h auf eine Kationenaustauschersäule Bio-Rex 70 (200-400 mesh, 2,6 x 7,5 cm) aufgetragen. Die Säule wird dann mit 10 Säulenvolumina 0,05 M Tris-HCl, pH 7,6, das 0,05 M CaCl&sub2; und 0,05% Natriumazid enthält, zur Elution von nicht absorbierendem Protein gewaschen. Das gebundene Material wird mit einem Salzgradienten, nämlich 0,05 bis 0,75 M NaCl in 0,05 M Tris-HCl, pH 7,6, das 0,001 M CaCl&sub2; und 0,01% Natriumazid enthält, eluiert. Der Inhibitor bindet bei niedriger Salzkonzentration an die Säule, nämlich bei 0,05 M NaCl, und eluiert bei bis zu etwa 0,2 M NaCl.The thawed pellet is dissolved in 0.01 M Tris-HCl, pH 7.6, containing 4 M guanidine-HCl, 0.001 M CaCl2, and 0.2% sodium azide and applied to an A1.5m Sepharose size exclusion column (Pharmacia, Piscataway, NJ) (2.5 x 90 cm) at 4°C at a flow rate of 30 ml/h. Effluent from the column is monitored spectrophotometrically at 280 or 220 nm. The inhibitor elutes at an apparent molecular weight of 28,000 Da. All fractions containing inhibitor after the assay for collagenase activity are pooled and concentrated in an Amicon stirred cell equipped with a YM10 membrane. The retained material is dialyzed against 0.05 M Tris-HCl, pH 7.6, containing 0.05 M CaCl₂ and 0.05% sodium azide and then applied to a Bio-Rex 70 cation exchange column (200-400 mesh, 2.6 x 7.5 cm). The column is then washed with 10 column volumes of 0.05 M Tris-HCl, pH 7.6, containing 0.05 M CaCl2 and 0.05% sodium azide to elute non-absorbing protein. The bound material is eluted with a salt gradient, namely 0.05 to 0.75 M NaCl in 0.05 M Tris-HCl, pH 7.6, containing 0.001 M CaCl2 and 0.01% sodium azide. The inhibitor binds to the column at low salt concentrations, namely 0.05 M NaCl, and elutes up to about 0.2 M NaCl.
Die den Inhibitor enthaltenden Fraktionen werden in der Rührzelle konzentriert und gegen Kollagenase-Assaypuffer, CAB, 0,05 M Tris-HCl, pH 7,6, das 0,2 M NaCl, 0,001 M CaCl&sub2; und 0,01% Natriumazid enthält, dialysiert. Das Dialysat wird auf eine Säule Sephadex G-75 (superfine, Pharmacia) (1,6 x 50 cm), die mit CAB equilibriert ist, mit einer Flußrate von 10 ml/h aufgebracht. Die den Inhibitor enthaltenden Fraktionen eluieren nach dem dominierenden Peak eines bei 280 nm absorbierenden Materials und werden gepoolt und in der Rührzelle auf ein Volumen von 1 ml konzentriert. Dann wird ein gleicher Volumenteil 0,05%iger Trifluoressigsäure in Wasser zu der Probe gegeben. Anschließend wird die Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie auf einer C&sub4;-Säule durchgeführt. Um das gebundene Protein zu eluieren, wird ein linearer Gradient von 0,05%iger Trifluoressigsäure in Wasser bis 0,05% Trifluoressigsäure in Acetonitril verwendet. Aliquots zu 100 µl werden entnommen und sofort gegen CAB dialysiert, um den Assay für die Kollagenase-Aktivität durchführen zu können.Fractions containing the inhibitor are concentrated in the stirred cell and dialyzed against collagenase assay buffer, CAB, 0.05 M Tris-HCl, pH 7.6, containing 0.2 M NaCl, 0.001 M CaCl2, and 0.01% sodium azide. The dialysate is applied to a column of Sephadex G-75 (superfine, Pharmacia) (1.6 x 50 cm) equilibrated with CAB at a flow rate of 10 ml/h. Fractions containing the inhibitor elute after the dominant peak of a material absorbing at 280 nm and are pooled and concentrated in the stirred cell to a volume of 1 ml. An equal volume of 0.05% trifluoroacetic acid in water is then added to the sample. Reverse phase high performance liquid chromatography is then performed on a C4 column. A linear gradient from 0.05% trifluoroacetic acid in water to 0.05% trifluoroacetic acid in acetonitrile is used to elute the bound protein. Aliquots of 100 µl are removed and immediately dialyzed against CAB to perform the assay for collagenase activity.
Der Kollagenase-Inhibitor wird durch Umkehrphasen- Hochleistungsflüssigkeitschromatographie bis zur scheinbaren Homogenität gereinigt. Das Gesamtprotein, die Gesamteinheiten, die erhaltene spezifische Aktivität und die Reinigung nach jedem Schritt sind in Tabelle I angegeben. Tabelle I: Reinigung eines aus Rinderknorpel stammenden Kollagenase-Inhibitors The collagenase inhibitor is purified to apparent homogeneity by reversed-phase high performance liquid chromatography. Total protein, total units, The specific activity obtained and the purification after each step are given in Table I. Table I: Purification of a bovine cartilage-derived collagenase inhibitor
a Eine Einheit ist als die Menge an Protein definiert, die zur Inhibition einer Einheit CorneaKollagenase um 50% erforderlich ist. Eine Einheit Kollagenase bewirkt bei 37ºC in 2,5 h eine 10%ige Spaltung von Kollagen.a One unit is defined as the amount of protein required to inhibit one unit of corneal collagenase by 50%. One unit of collagenase causes 10% cleavage of collagen in 2.5 hours at 37ºC.
Aus konditionierten Medien (serumfreies F12-Medium von HAM, mit Ascorbinsäure ergänzt, Gibco), in dem Chondrozyten aus dem Rinderschulterblatt kultiviert worden waren, wurde ein CDI-ähnliches Protein isoliert, nämlich durch ausgiebiges Dialysieren des Mediums gegen destilliertes Wasser und anschließendes Aufbringen des Dialysats auf eine Gelfiltrationssäule Sephadex G75 (superfine, Pharmacia) (1,6 x 50 cm) in 0,05 M Tris-HCl, pH 7,6, das 0,2 M NaCl, 0,001 M CaCl&sub2; und 0,01% Natriumazid enthält, und zwar mit einer Flußrate von 10 ml/h. Die Fraktionen wurden gesammelt und ergaben bei der SDS-PAGE unter reduzierenden Bedingungen eine einzelne Bande mit einem Molekulargewicht von etwa 34.000. Diese Fraktionen inhibierten wie oben bestimmt Kollagenase. Die Fraktionen waren ferner sowohl im Proliferations- als auch im Migrations-Assay sowie im CAM-Assay für die Inhibition der Angiogenese aktiv, und zwar ergab sich mit 4 µg eine 80%ige Inhibition.A CDI-like protein was isolated from conditioned media (HAM serum-free F12 medium supplemented with ascorbic acid, Gibco) in which bovine scapula chondrocytes had been cultured by extensive dialyzing of the medium against distilled water and subsequent application of the dialysate to a Sephadex G75 gel filtration column (superfine, Pharmacia). (1.6 x 50 cm) in 0.05 M Tris-HCl, pH 7.6, containing 0.2 M NaCl, 0.001 M CaCl2, and 0.01% sodium azide at a flow rate of 10 ml/h. Fractions were collected and gave a single band of molecular weight approximately 34,000 on SDS-PAGE under reducing conditions. These fractions inhibited collagenase as determined above. The fractions were also active in both the proliferation and migration assays and in the CAM assay for inhibition of angiogenesis, giving 80% inhibition at 4 µg.
Unter Anwendung des Standardprogramms NORMAL-1 des Herstellers wurde mit einem Proteinsequenzer von Applied Biosystems, Inc. Model 477A ein automatisierter Edman- Abbau des CDI durchgeführt. Die sich ergebenden Phenylthiohydantoin-Aminosäurefraktionen wurden anschließend unter Verwendung einer On-line(ABI)-HPLC-Anlage Modell 120A identifiziert. Die Durchsuchung der NBRF-PIR-Proteinsequenz-Datenbank, National Biomedical Research Foundation, Division of Research Resources National Institute of Health, Bethesda, MD, ID# A20595 (1989) ergab, daß dieses Protein sich von einem Kollagenase-Inhibitor unterscheidet, der aus den menschlichen Fruchtwasser isoliert wurde (welcher bis auf einen unterschiedlichen Rest selber scheinbar identisch mit dem Fibroblasten-Inhibitor aus der menschlichen Haut ist), und zwar im Hinblick auf lediglich zwei Aminosäuren in der Position 17 (statt Leucin Valin) und in Position 27 (statt Prolin Alanin) für 28 N-terminale Reste, wie von Docherty et al., Nature 318, 66-69 (1985), beschrieben. Die Proben wurden nicht reduziert und alkyliert, so daß (---) Bonafide-Blindwerte darstellt, durch die aufgrund von Homologie zu zu erwartenden Cysteinresten von bereits beschriebenen Kollagenase-Inhibitoren eine Anpassung erfolgt. Alle drei Reste sind, auf Docherty et al., (1985); Carmichael et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 2407-2411 (1986), beruhend, übereinstimmend. Sequenzunterschiede zwischen diesem Kollagenase-Inhibitor und anderen, bereits vorher beschriebenen, beispielsweise von Murray et al., J. Biol. Chem. 261, 4154-4159 (1986), können Spezies-Variationen und/oder variablen Formen dieses Proteins im gleichen Gewebe zugeschrieben werden, und zwar obwohl der CDI bei der SDS- PAGE-Analyse mit anschließender Silberfärbung als einzelne Bande auftritt, dessen scheinbares Mr mit 27.650 bestimmt wurde.Automated Edman degradation of CDI was performed using an Applied Biosystems, Inc. Model 477A protein sequencer using the manufacturer's standard program NORMAL-1. The resulting phenylthiohydantoin amino acid fractions were subsequently identified using an on-line (ABI) HPLC Model 120A. Search of the NBRF-PIR protein sequence database, National Biomedical Research Foundation, Division of Research Resources National Institute of Health, Bethesda, MD, ID# A20595 (1989) revealed that this protein differs from a collagenase inhibitor isolated from human amniotic fluid (which itself appears to be identical to the fibroblast inhibitor from human skin except for one different residue) by only two amino acids at position 17 (valine instead of leucine) and at position 27 (alanine instead of proline) for 28 N-terminal residues as described by Docherty et al., Nature 318, 66-69 (1985). The samples were not reduced and alkylated, so (---) represents bonafide blanks adjusted for homology to expected cysteine residues of previously described collagenase inhibitors. All three residues are, on the basis of Docherty et al., (1985); Carmichael et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 2407-2411 (1986). Sequence differences between this collagenase inhibitor and others previously described, for example by Murray et al., J. Biol. Chem. 261, 4154-4159 (1986), may be attributed to species variations and/or variable forms of this protein in the same tissue, although CDI appears as a single band on SDS-PAGE analysis followed by silver staining, the apparent Mr of which was determined to be 27,650.
Die N-terminale Sequenz des CDI ist in Tabelle II dargestellt. Tabelle II: NH&sub2;-terminale Proteinsequenz des aus Knochen stammenden Inhibitors The N-terminal sequence of CDI is shown in Table II. Table II: NH2-terminal protein sequence of the bone-derived inhibitor
Es können auch andere Kollagenase-Inhibitoren verwendet werden. Es ist möglich, ein Material zu verwenden, das einfach nur ein Peptid ist, das komplementär zur aktiven Stelle der Kollagenase ist und an diese bindet, oder daß die Verwertung von zweiwertigen Ionen durch die Kollagenase inhibiert, oder ein Antikörper, der die Kollagenase- Aktivität blockiert und Verbindungen, welche die Aktivierung der Vorläufer-Kollagenase zu aktiver Kollagenase inhibieren, und zwar entweder direkt oder durch Inhibition der zur Aktivierung von Kollagenase erforderlichen Enzyme. Aufgrund ihrer Spezifität sind diese Verbindungen nicht zytotoxisch. Andere Proteine sind beispielsweise der Plättchenfaktor 4 und die Gewebe-Inhibitor-Metalloproteinase (TIMP), die beide Kollagenase-Inhibitoren sind und ebenfalls eine Peptidsequenz enthalten könnten, die eine Anti-Kollagenase- und anti-angiogenetische Aktivität hat.Other collagenase inhibitors can also be used. It is possible to use a material that is simply a peptide that is complementary to and binds to the active site of collagenase, or that inhibits the utilization of divalent ions by collagenase, or an antibody that blocks collagenase activity, and compounds that inhibit the activation of precursor collagenase to active collagenase, either directly or by inhibiting the enzymes required to activate collagenase. Due to their specificity, these compounds are not cytotoxic. Other proteins include platelet factor 4 and tissue inhibitory metalloproteinase (TIMP), both of which are collagenase inhibitors and could also contain a peptide sequence that has anti-collagenase and anti-angiogenic activity.
Im folgenden wird die Entdeckung der zusätzlichen Aktivitäten, die den CDI charakterisieren, und die wirksame CDI- Dosis zur Inhibition der Angiogenese, und zwar im Vergleich zur Inhibition der Kollagenase-Aktivität in vitro, demonstriert. Der CDI wurde wie oben beschrieben aus Knorpel gereinigt.The following demonstrates the discovery of the additional activities that characterize CDI and the effective dose of CDI to inhibit angiogenesis, as compared to inhibition of collagenase activity in vitro. CDI was purified from cartilage as described above.
Die ersten In-vitro-Studien, die mit dem CDI durchgeführt wurden, konzentrierten sich auf die Wirkungen dieses Faktors auf eine der wichtigen Komponenten der Angiogenese, nämlich die Proliferation der Kapillarendothelzellen (BCE).The first in vitro studies conducted with the CDI focused on the effects of this factor on one of the important components of angiogenesis, namely the proliferation of capillary endothelial cells (BCE).
A. Inhibition der Proliferation von Endothelzellen, bestimmt durch kolorimetrische Bestimmung der Aktivität der zellulären sauren Phosphatase und durch elektronische Zellauszählung.A. Inhibition of endothelial cell proliferation, determined by colorimetric determination of the activity of cellular acid phosphatase and by electronic cell counting.
Die kolorinetrische Bestimmung der Aktivität der zellulären sauren Phosphatase, die von Connolly et al., J. Anal. Biochem. 152, 136-140 (1986), beschrieben wurde, wird zum raschen und empfindlichen Screening geringer Mengen von Fraktionen von ganzen Säulen im Reinigungsschema auf die Inhibition der Proliferation von Kapillarendothelzellen benutzt und basiert auf Farbmessung.The colorimetric determination of cellular acid phosphatase activity, described by Connolly et al., J. Anal. Biochem. 152, 136-140 (1986), is used for rapid and sensitive screening of small amounts of fractions from whole columns in the purification scheme for the Inhibition of the proliferation of capillary endothelial cells and is based on color measurement.
Durch Screening jeder der aufeinanderfolgenden Säulenstufen unter Anwendung dieses Assays wurde festgestellt, daß im Laufe des Reinigungsschemas zwei verschiedene biologische Aktivitäten, nämlich eine Anti-Kollagenase- und eine anti-proliferative Aktivität, zusammen gereinigt werden. Die gleichen Ergebnisse ergaben sich ferner durch Anwendung eines zweiten Assays zur Untersuchung der BCE- Proliferation durch elektronisches Zählen der Zellen. In diesen Untersuchungen wurden Fraktionen, die nach jedem chromatographischen Schritt im Reinigungsschema bezüglich der Kollagenase inhibierenden Aktivität angereichert worden waren, darauf untersucht, ob sie die Stimulation der BCE-Proliferation durch den sauren Fibroblastenwachstumsfaktor (aFGF) inhibieren können. Es wurde gefunden, daß der CDI diese Proliferation signifikant in Abhängigkeit von der Dosis inhibiert. Der gereinigte CDI inhibiert die durch aFGF stimulierte Proliferation von Kapillar-ECs mit einer IC&sub5;&sub0; (Konzentration an Inhibitor, bei der sich eine 50%ige Inhibition der Proliferation ergibt) von 50 bis 75 nM. Ein Vergleich der IC&sub5;&sub0;-Werte (die Inhibitorkonzentration, bei der eine 50%ige Inhibition der durch den Wachstumsfaktor induzierten Stimulation beobachtet wird) des CDI aus vier aufeinanderfolgenden Schritten, die durch Zellzähl-Assays bestimmt wurden, zeigt ein Ansteigen der Stärke seiner anti-proliferativen Aktivität im Verlauf der Reinigung des Kollagenase-Inhibitors. IC&sub5;&sub0;-Werte: A-1,5m- Aktivität: 14 µg/ml, Bio-Rex-70-Aktivität: 9 µg/ml, Sephadex-G-75-Aktivität: 4 µg/ml, Umkehrphasen-HPLC-Aktivität: 0,8 µg/ml.By screening each of the successive column steps using this assay, it was found that two different biological activities, anti-collagenase and anti-proliferative activity, were co-purified during the purification regimen. The same results were further obtained by using a second assay to examine BCE proliferation by electronic cell counting. In these studies, fractions enriched for collagenase inhibitory activity after each chromatographic step in the purification regimen were tested for their ability to inhibit acidic fibroblast growth factor (aFGF) stimulation of BCE proliferation. CDI was found to significantly inhibit this proliferation in a dose-dependent manner. Purified CDI inhibited aFGF-stimulated proliferation of capillary ECs with an IC₅₀ of 1.5 mg/kg. (the concentration of inhibitor at which 50% inhibition of proliferation is observed) from 50 to 75 nM. A comparison of the IC50 values (the inhibitor concentration at which 50% inhibition of growth factor-induced stimulation is observed) of the CDI from four consecutive steps determined by cell counting assays shows an increase in the strength of its anti-proliferative activity as the collagenase inhibitor is purified. IC50 values: A-1.5m activity: 14 µg/ml, Bio-Rex-70 activity: 9 µg/ml, Sephadex-G-75 activity: 4 µg/ml, reversed phase HPLC activity: 0.8 µg/ml.
B: Inhibition der Proliferation von Endothelzellen, anhand der DNA-Synthese bestimmt.B: Inhibition of endothelial cell proliferation, determined based on DNA synthesis.
In Untersuchungen zur Bestimmung der Wirkung von CDI auf die DNA-Synthese von Kapillar-ECs unterdrückte der CDI den Einbau von radioaktivem Thymidin durch Kapillar-ECs als Reaktion auf den aFGF in Abhängigkeit von der Dosis mit einer IC&sub5;&sub0; von 300 nM.In studies to determine the effect of CDI on DNA synthesis by capillary ECs, CDI suppressed radioactive thymidine incorporation by capillary ECs in response to aFGF in a dose-dependent manner with an IC50 of 300 nM.
C: Vergleich der Inhibition der Proliferation von Endothelzellen durch den CDI mit Kontrollen.C: Comparison of the inhibition of endothelial cell proliferation by CDI with controls.
Zur Untersuchung der Spezifität der anti-proliferativen Wirkung des Inhibitors wurde eine Anzahl von anderen Substanzen, die als Kontrollfaktoren besonders wichtig sind, auf ihre Fähigkeit, die Proliferation von Kapillar-ECs zu inhibieren, untersucht. Andere Enzym-Inhibitoren, z.B. der Ei-Trysin-Inhibitor, der Pankreas-Trypsin-Inhibitor und das α&sub2;-Makroglobulin, ein verhältnismäßig unspezifischer Kollagenase-Inhibitor, sowie Chondroitinsulfat A, ein im Knorpel vorgefundenes Glycosaminoglycan, hatten keine signifikante Wirkung (weniger als 20%ige Inhibition oder Stimulation bei allen untersuchten Dosierungen) auf die durch den Wachstumsfaktor stimulierte Proliferation der Kapillar-ECs, und zwar selbst bei Konzentrationen von 50 µg/ml nicht. Diese Faktoren inhibieren ferner die Angiogenese in vivo nicht. Außerdem inhibiert der Inhibitor zwar Aorta-Endothelzellen (AF) mit einer wirksamen Konzentration, die viel höher (IC&sub5;&sub0; = 40 µg/ml) ist als für Kapillarendothelzellen (IC&sub5;&sub0; = 14 µg/ml), jedoch hat der Inhibitor keine nachweisbare inhibierende Wirkung auf das Wachstum von nicht-endothelialen Zelltypen, beispielsweise die Zellen der glatten Muskulatur der Rinderaorta und Balb/c- 3T3-Zellen.To investigate the specificity of the anti-proliferative effect of the inhibitor, a number of other substances that are particularly important as control factors were tested for their ability to inhibit the proliferation of capillary ECs. Other enzyme inhibitors, e.g. egg trysin inhibitor, pancreatic trypsin inhibitor and α2-macroglobulin, a relatively nonspecific collagenase inhibitor, as well as chondroitin sulfate A, a glycosaminoglycan found in cartilage, had no significant effect (less than 20% inhibition or stimulation at all doses tested) on growth factor-stimulated capillary EC proliferation, even at concentrations of 50 µg/ml. Furthermore, these factors do not inhibit angiogenesis in vivo. In addition, although the inhibitor inhibits aortic endothelial cells (AF) at an effective concentration that is much higher (IC50 = 40 µg/ml) than for capillary endothelial cells (IC50 = 14 µg/ml), the inhibitor has no detectable inhibitory effect on the growth of non-endothelial cell types, such as bovine aortic smooth muscle cells and Balb/c 3T3 cells.
Eine weitere wichtige Komponente der Angiogenese ist die Migration von Kapillar-ECs als Reaktion auf einen angiogenetischen Stimulus. Vgl. die Übersicht von Ausprunk et al., J. Microvasc. Res. 14, 53-65 (1977).Another important component of angiogenesis is the migration of capillary ECs in response to an angiogenic stimulus. See the review by Ausprunk et al., J. Microvasc. Res. 14, 53-65 (1977).
Während der Reinigung wurde der Inhibitor der EC-Migration zusammen mit dem Kollagenase-Inhibitor gereinigt. Die IC&sub5;&sub0;- Werte betrugen 143, 38 und 8 µg/ml für den CDI, der durch A-1,5m-, Bio-Rex-70- bzw. Sephadex-G75-Chromatographie erhalten wurde. Der gereinigte CDI inhibiert die Migration der Kapillar-ECs mit einer IC&sub5;&sub0; von 96 nM.During purification, the EC migration inhibitor was co-purified with the collagenase inhibitor. The IC50 values were 143, 38 and 8 µg/ml for the CDI obtained by A-1.5m, Bio-Rex-70 and Sephadex G75 chromatography, respectively. The purified CDI inhibits capillary EC migration with an IC50 of 96 nM.
Der von Taylor und Folkman, Nature (London) 297, 307-312 (1982), beschriebene Hühner-Chorioallantoismembran-Assay (CAM) wurde als dritter Bioassay angewendet, um zu bestimmen, ob der CDI die Neovaskularisation in vivo hemmen kann. Die Wirkung des CDI auf wachsende embryonale Gefäße wurde unter Verwendung von Hühnerembryos untersucht, bei denen im Dottersack nach 48 h Kapillaren auftreten und während der nächsten 6 bis 8 Tage rasch wachsen.The chicken chorioallantoic membrane assay (CAM) described by Taylor and Folkman, Nature (London) 297, 307-312 (1982) was used as a third bioassay to determine whether CDI can inhibit neovascularization in vivo. The effect of CDI on growing embryonic vessels was studied using chicken embryos in which capillaries appear in the yolk sac after 48 h and grow rapidly over the next 6 to 8 days.
Am dritten Tag der Entwicklung wurden die befruchteten Hühnerembryos aus ihren Schalen entnommen und in Kunststoffpetrischalen (1005, Falcon) gegeben. Sie wurden bei 37ºC in einer feuchten Atmosphäre mit 5% CO&sub2; gehalten. Am sechsten Tag wurden Proben zu 4 µg des gereinigten CDI in Methylcellulosescheiben eingemischt und auf die Oberflächen der wachsenden CAMs oberhalb des dichten subektodermalen Plexus gegeben. Nachdem die CAMs 48 h lang der Einwirkung des CDI ausgesetzt worden waren, wurden die avaskulären Zonen, die von Kapillaren und kleinen Gefäßen frei waren, unter Verwendung eines Binokular-Präpariermikroskops mit der Vergrößerung x7-10 untersucht. Dann wurde den CAMs, wie bereits von Taylor und Folkman (1982) beschrieben, intravaskulär indische Tinte/Liposyn injiziert.On the third day of development, the fertilized chicken embryos were removed from their shells and placed in plastic Petri dishes (1005, Falcon) and kept at 37ºC in a humidified atmosphere with 5% CO₂. On the sixth day, 4 µg samples of the purified CDI were mixed in methylcellulose disks and applied to the surfaces of the growing CAMs above the dense subectodermal plexus. After CAMs had been exposed to CDI for 48 hours, the avascular zones, devoid of capillaries and small vessels, were examined using a binocular dissecting microscope at x7-10 magnification. Then, the CAMs were intravascularly injected with Indian ink/liposyn as previously described by Taylor and Folkman (1982).
Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Inhibition, die durch eine große avaskuläre Zone nachgewiesen wird, die durch 4 µg gereinigten CDI (14,5 µM) hervorgerufen wird, der lokal in Methylcellulosescheiben auf die sich normal entwickelnde Chorioallantoismembran aufgebracht wurde, und zwar innerhalb von 48 h der Inhibitoreinwirkung. Im Gegensatz dazu entwickelten Kontroll-CAMs, denen leere Methylcellulosescheiben implantiert worden waren, nie avaskuläre Zonen. Histologische Untersuchungen der mit CDI behandelten CAMs ergaben ein Mesoderm, das dünner als normal und avaskulär war, nämlich im Vergleich zu Kontrollen, die eine normale Gefäßentwicklung zeigten.The results show significant inhibition, as evidenced by a large avascular zone induced by 4 µg of purified CDI (14.5 µM) applied locally in methylcellulose disks to the normally developing chorioallantoic membrane within 48 h of inhibitor exposure. In contrast, control CAMs implanted with empty methylcellulose disks never developed avascular zones. Histological examination of the CDI-treated CAMs revealed a mesoderm that was thinner than normal and avascular, compared to controls that showed normal vascular development.
Die Zentren der avaskulären Zonen waren von mit indischer Tinte gefüllten Kapillaren vollständig frei, wobei die Zentren der Zonen die Methylcellulosescheiben enthielten. Diese Wirkung wurde bei 33% der Eier beobachtet, die in Form von mindestens zwei separaten Sätzen CAM-Assays unter Verwendung mehrerer verschiedener Chargen Knorpelausgangsmaterial untersucht wurden. Die histologischen Schnitte von CAMs nach 8 Tagen (x 800) zeigten eine normale Kapillarentwicklung bei den unbehandelten Kontrollen und den eine leere Methylcellulosescheibe enthaltenden Kontrollen. Im Gegensatz dazu fehlten in den mit 4 µg des CDI behandelten Versuchs-CAMs die Kapillaren. Die Anti-angiogenetische Aktivität des CDI wurde unter Anwendung dieses CAM- Assays im Verlauf seiner Reinigung verfolgt. Von jedem der aufeinanderfolgenden Reinigungsschritte bis zur Homogenität wurden für den Inhibitor Dosis-Verdünnungskurven angelegt. Gereinigter CDI verursacht 100% avaskuläre Zonen im CAM bei 4 µg, 25 µg CDI aus dem G-75-Chromatographieschritt verursachen 100% avaskuläre Zonen im CAM, 50 µg CDI von der Bio-Rex-70-Säule verursachen 80% avaskuläre Zonen und CDI aus dem A-1,5-m-Schritt ergibt keine Inhibition der Vaskularisation im CAM.The centers of the avascular zones were completely devoid of Indian ink-filled capillaries, with the centers of the zones containing the methylcellulose discs. This effect was observed in 33% of eggs examined in at least two separate sets of CAM assays using several different lots of cartilage starting material. Histological sections of CAMs after 8 days (x 800) showed normal capillary development in the untreated controls and controls containing an empty methylcellulose disc. In contrast, capillaries were absent in the experimental CAMs treated with 4 µg of CDI. The anti-angiogenic activity of CDI was determined using this CAM assay. Assays as it was purified. Dose-dilution curves were constructed for the inhibitor from each of the successive purification steps to homogeneity. Purified CDI causes 100% avascular zones in the CAM at 4 µg, 25 µg of CDI from the G-75 chromatography step causes 100% avascular zones in the CAM, 50 µg of CDI from the Bio-Rex 70 column causes 80% avascular zones, and CDI from the A-1.5 m step results in no inhibition of vascularization in the CAM.
Der aus Knorpel stammende Inhibitor ist ein kräftiger Inhibitor der Angiogenese, da mit bis zu 4 µg eine Inhibition beobachtet wird. Im Vergleich dazu betragen die niedrigsten berichteten Dosen für bereits beschriebene Inhibitoren der Angiogenese, die alleine mit dem CAM-Assay untersucht wurden, 50 µg Protamin (das bei dieser Konzentration außerdem cytotoxisch ist), wie von Taylor und Folkman (1982) beschrieben, 200 µg Rinderglaskörperextrakt, wie von Lutty et al., Invest. Opthalmol. Vis. Sci. 24, 53-56 (1983), berichtet, und 10 µg Plättchenfaktor 4, wie von Taylor und Folkman (1982) berichtet. Im Vergleich dazu ist der aus Knorpel stammende Inhibitor ein extrem starker Inhibitor der Angiogenese in vivo. Die niedrigsten berichteten Dosen an Inhibitoren der Angiogenese, die als Kombinationen wirken, sind beispielsweise Heparin (50 µg) und Hydrocortison (60 µg) und B-Cyclodextrintetradecasulfat (14 µg) und Hydrocortison (60 µg), nämlich wie von Eisenstein et al., Am. J. Pathol. 81, 1-9 (1987), berichtet.The cartilage-derived inhibitor is a potent inhibitor of angiogenesis, as inhibition is observed at up to 4 µg. In comparison, the lowest reported doses for previously described inhibitors of angiogenesis tested by the CAM assay alone are 50 µg protamine (which is also cytotoxic at this concentration) as described by Taylor and Folkman (1982), 200 µg bovine vitreous extract as reported by Lutty et al., Invest. Opthalmol. Vis. Sci. 24, 53-56 (1983), and 10 µg platelet factor 4 as reported by Taylor and Folkman (1982). In comparison, the cartilage-derived inhibitor is an extremely potent inhibitor of angiogenesis in vivo. The lowest reported doses of angiogenesis inhibitors acting as combinations are, for example, heparin (50 µg) and hydrocortisone (60 µg) and B-cyclodextrin tetradecasulfate (14 µg) and hydrocortisone (60 µg), as reported by Eisenstein et al., Am. J. Pathol. 81, 1-9 (1987).
Unter Anwendung des Assays für die gerichtete Migration von Kapillarendothelzellen aus kultivierten BCE-Zellen in Kollagengele und durch die Bestimmung, ob durch kultivierte BCE-Zellen kapillarähnliche Tuben gebildet werden, konnte gezeigt werden, daß der CDI ein wirksamer Inhibitor der Angiogenese ist. In den Kontrollkollagengelen, die nicht mit dem Inhibitor behandelt wurden, ergab sich ein Monolayer aus BCE-Zellen in Form eines Netzwerkes aus verzweigten, anastomosierenden Strängen aus Endothelzellen, die in vivo Kapillarbetten ähneln. Im Gegensatz dazu zeigen mit dem CDI behandelte Kollagengele eine schwere Störung der Reorganisation der BCE-Zellen, so daß eine Organisation zu kapillarähnlichen Tuben verhindert zu werden scheint.Using the directed migration assay of capillary endothelial cells from cultured BCE cells into collagen gels and by determining whether capillary-like tubes are formed by cultured BCE cells, it was shown that CDI is an effective inhibitor of angiogenesis. In the control collagen gels that were not treated with the inhibitor, a monolayer of BCE cells was formed in the form of a network of branched, anastomosing strands of endothelial cells that resemble capillary beds in vivo. In contrast, collagen gels treated with CDI show a severe disruption of the reorganization of the BCE cells, so that organization into capillary-like tubes appears to be prevented.
In den obigen Beispielen wurde gezeigt, daß der CDI, der aus dem Rinderschulterblattknorpel oder konditionierten Medien von Schulterblattchondrozyten gereinigt wurde, die durch den Wachstumsfaktor stimulierte Proliferation und Migration von Kapillarendothelzellen in vitro in nanomolaren Konzentrationen inhibiert. Da das Tumorwachstum von der Neovaskularisation abhängig ist, wurde untersucht, ob der CDI die durch den Tumor induzierte Angiogenese unterdrückt, und zwar unter Anwendung des Kaninchen-Corneataschenassays. Zur Erzeugung der neovaskulären Reaktion in der normalen avaskulären Cornea wurden Implantate des V&sub2;- Karcinoms verwendet. Polymerpellets aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (Elvax) mit protrahierter Freisetzung wurden jeweils mit 40 µg des CDI imprägniert und zwischen den Tumor und den Hornhautrand implantiert.In the above examples, CDI purified from bovine scapular cartilage or scapular chondrocyte conditioned media was shown to inhibit growth factor-stimulated capillary endothelial cell proliferation and migration in vitro at nanomolar concentrations. Since tumor growth is dependent on neovascularization, it was investigated whether CDI suppresses tumor-induced angiogenesis using the rabbit corneal ash assay. V2 carcinoma implants were used to generate the neovascular response in the normal avascular cornea. Sustained-release polymer pellets of ethylene-vinyl acetate copolymer (Elvax) were each impregnated with 40 µg of CDI and implanted between the tumor and the corneal margin.
Die Tumoren bewirkten nach 4 bis 6 Tagen nach der Implantation das Wachsen von Gefäßen. Durch Bestimmung der mittleren maximalen Gefäßlängen wurde festgestellt, daß der CDI im Vergleich zu unbehandelten Augen in den behandelten Augen signifikant das Wachstum kapillarer Blutgefäße inhibiert (45 bis 64%ige Inhibition).The tumors induced the growth of vessels 4 to 6 days after implantation. By determining the mean maximum vessel lengths, it was determined that the CDI significantly inhibited the growth of capillary blood vessels in the treated eyes compared to untreated eyes (45 to 64% inhibition).
Die Beispiele 1 bis 3 zeigen, daß ein einzelnes, aus Gewebe stammendes Makromolekül, nämlich der CDI, ein starker Inhibitor der Angiogenese ist. In-vitro-Untersuchungen unter Verwendung dieses Inhibitors zeigen, daß er mindestens drei Hauptkomponenten der Angiogenese negativ moduliert, nämlich die Proliferation und die Migration von Kapillarendothelzellen und die Tubenbildung. Die CAM-Untersuchungen zeigen, daß er ferner die Angiogenese in einem In-vivo-Modell inhibiert.Examples 1 to 3 demonstrate that a single tissue-derived macromolecule, CDI, is a potent inhibitor of angiogenesis. In vitro studies using this inhibitor demonstrate that it negatively modulates at least three major components of angiogenesis, namely, capillary endothelial cell proliferation and migration and tube formation. The CAM studies demonstrate that it further inhibits angiogenesis in an in vivo model.
Ähnliche Ergebnisse ergaben sich mit dem aus Chondrozyten stammenden Inhibitor, der auf die Inhibition der Proliferation und der Migration von Kapillarendothelzellen untersucht wurde. Beim Vergleich der Inhibition der Angiogenese zeigte das aus Chondrozyten stammende Material höhere Aktivität als der aus dem Knorpel stammende CDI, der nach der Isolierung unter Anwendung der Säureausfällung nicht glykosyliert ist. Das Chondrozytenmaterial ist glykosyliert. Es wird angenommen, daß Materialien, die natürlich exprimiert werden und glykosyliert sind, eine höhere Aktivität haben als Materialien, die deglykosyliert oder von rekombinierten Sequenzen exprimiert wurden. Sie können jedoch alle in einem geeigneten pharmazeutischen Träger zur pharmazeutischen Anwendung zugeführt werden.Similar results were obtained with the chondrocyte-derived inhibitor, which was tested for inhibition of capillary endothelial cell proliferation and migration. When comparing the inhibition of angiogenesis, the chondrocyte-derived material showed higher activity than the cartilage-derived CDI, which is not glycosylated after isolation using acid precipitation. The chondrocyte material is glycosylated. Materials that are naturally expressed and glycosylated are believed to have higher activity than materials that are deglycosylated or expressed from recombinant sequences. However, they can all be used in a suitable pharmaceutical carrier. for pharmaceutical use.
Die pharmazeutischen Zusammensetzungen werden unter Verwendung von CDI als Wirkstoff zur Inhibition der Angiogenese für die jeweilige konkrete Anwendung hergestellt. Die Anwendung kann entweder topisch oder lokalisiert erfolgen. Zur topischen Anwendung wird der gereinigte CDI mit einem Träger kombiniert, so daß eine wirksame Dosis zugeführt wird, die auf der gewünschten Aktivität basiert (d.h. die wirksame Dosis beträgt beispielsweise 14,5 µM oder 4 µg zur Verhinderung der lokalen Angiogenese und zur Inhibition der Migration von Kapillarendothelzellen und bis 100 µM zur Inhibition der Proliferation von Kapillarendothelzellen). Zur Behandlung von Erkrankungen wie der Psoriasis wird eine topische CDI-Zusammensetzung auf die Haut aufgebracht. Der Träger kann in Form einer Salbe, einer Creme, eines Gels, einer Paste, eines Schaums, eines Aerosols, eines Suppositoriums, einer Kompresse oder eines Gelsticks vorliegen.The pharmaceutical compositions are prepared using CDI as the active ingredient to inhibit angiogenesis for the specific application. The application can be either topical or localized. For topical application, the purified CDI is combined with a carrier to deliver an effective dose based on the desired activity (i.e., the effective dose is, for example, 14.5 µM or 4 µg to prevent local angiogenesis and to inhibit capillary endothelial cell migration and up to 100 µM to inhibit capillary endothelial cell proliferation). For the treatment of diseases such as psoriasis, a topical CDI composition is applied to the skin. The carrier may be in the form of an ointment, cream, gel, paste, foam, aerosol, suppository, compress or gel stick.
Eine topische CDI-Zusammensetzung zur Behandlung einiger der oben diskutierten Augenerkrankungen besteht aus einer wirksamen Menge CDI in einem akzeptablen ophthalmischen Arzneimittelträger, z.B. gepufferte Kochsalzlösung, Mineralöl, Pflanzenöle wie Mais- oder Arachisöl, Rohvaseline, Miglykol 182, Alkohollösungen oder Liposomen oder liposomenähnliche Produkte. Sämtliche dieser Zusammensetzungen können ferner Konservierungsmittel, Anti-Oxidationsmittel, Antibiotika, Immunsuppressiva und andere biologische oder pharmazeutisch wirksame Mittel enthalten, die keine nachteilige Wirkung auf den CDI ausüben.A topical CDI composition for treating some of the ocular conditions discussed above consists of an effective amount of CDI in an acceptable ophthalmic vehicle, e.g., buffered saline, mineral oil, vegetable oils such as corn or arachis oil, petrolatum, Miglycol 182, alcohol solutions, or liposomes or liposome-like products. Any of these compositions may further contain preservatives, antioxidants, antibiotics, immunosuppressants, and other biologically or pharmaceutically active agents that do not adversely affect the CDI.
Die CDI-Zusammensetzungen zur lokalen oder regionalen Verabreichung, beispielsweise in einen Tumor, enthalten im allgemeinen ein inertes Verdünnungsmittel. Lösungen oder Suspensionen, die zur parenteralen, intradermalen, subkutanen oder topischen Verabreichung verwendet werden, können die folgenden Bestandteile enthalten: ein steriles Verdünnungsmittel wie Wasser zur Injektion, Kochsalzlösung, nicht-flüssige Öle, Polyethylenglykole, Glycerin, Propylenglykol oder andere synthetische Lösungsmittel, antibakterielle Mittel wie Benzylalkohol oder Methylparabene, Anti-Oxidationsmittel wie Ascorbinsäure oder Natriumbisulfit, Komplexbildner wie Ethylendiamintetraessigsäure, Puffer wie Acetate, Citrate oder Phosphate und Mittel zur Einstellung des Tonus wie Natriumchlorid oder Dextrose. Die parenterale Präparation kann sich in Ampullen, Einmalspritzen oder aus Glas oder Kunststoff hergestellten Gefäßen für die Mehrfachdosierung befinden.The CDI compositions for local or regional administration, for example into a tumor, contain generally an inert diluent. Solutions or suspensions used for parenteral, intradermal, subcutaneous or topical administration may contain the following components: a sterile diluent such as water for injection, saline, fixed oils, polyethylene glycols, glycerin, propylene glycol or other synthetic solvents, antibacterial agents such as benzyl alcohol or methylparabens, anti-oxidants such as ascorbic acid or sodium bisulfite, complexing agents such as ethylenediaminetetraacetic acid, buffers such as acetates, citrates or phosphates and tonic agents such as sodium chloride or dextrose. The parenteral preparation may be in ampoules, disposable syringes or multiple dose containers made of glass or plastic.
Für gerichtete innere topische Anwendungen, beispielsweise zur Behandlung von Geschwüren oder Hämorrhoiden, oder anderen Läsionen von mucösen Membranen, kann die CDI-Zusammensetzung in Form von Tabletten oder Kapseln vorliegen, die einen beliebigen der folgenden Inhaltsstoffe, oder Verbindungen einer ähnlichen Beschaffenheit, enthalten können: einen Binder wie mikrokristalline Cellulose, Tragacanthgummi oder Gelatine, einen Träger wie Stärke oder Lactose, ein Zerfallsmittel wie Alginsäure, Primogel oder Maisstärke, ein Schmiermittel wie Magnesiumstearat oder Sterote oder ein Gleitmittel wie kolloidales Siliciumdioxid. Wenn die Form der Dosiereinheit eine Kapsel ist, kann sie zusätzlich zu dem Material des obigen Typs einen flüssigen Träger wie ein Fettöl enthalten. Außerdem können die Dosiereinheitformen verschiedene andere Materialien enthalten, welche die physikalische Form der Dosiereinheit modifizieren, beispielsweise Beschichtungen aus Zucker, Schellack oder anderen enterischen Mitteln.For directed internal topical applications, for example, for the treatment of ulcers or hemorrhoids, or other lesions of mucous membranes, the CDI composition may be in the form of tablets or capsules which may contain any of the following ingredients, or compounds of a similar nature: a binder such as microcrystalline cellulose, gum tragacanth or gelatin, a carrier such as starch or lactose, a disintegrant such as alginic acid, primogel or corn starch, a lubricant such as magnesium stearate or sterote, or a glidant such as colloidal silica. When the dosage unit form is a capsule, it may contain, in addition to the material of the above type, a liquid carrier such as a fatty oil. In addition, the dosage unit forms may contain various other materials which modify the physical form of the dosage unit, for example, coatings of sugar, shellac or other enteric agents.
In einer bevorzugten Form wird der CDI in Kombination mit einem biologisch abbaubaren, biologisch verträglichen, polymeren Implantat verabreicht, das den CDI an einer ausgewählten Stelle während eines kontrollierten Zeitraums freisetzt. Beispiele für bevorzugte polymere Materialien sind Polyanhydride, Polyorthoester, Polyglykolsäure, Polymilchsäure, Polyethylenvinylacetat und Copolymere und Gemische daraus. Der CDI kann ferner lokal durch eine Infusionspumpe, beispielsweise des zur Zuführung von Insulin oder Chemotherapeutika an spezielle Organe oder Tumoren verwendeten Typs, verabreicht werden.In a preferred form, the CDI is administered in combination with a biodegradable, biocompatible polymeric implant that releases the CDI at a selected site for a controlled period of time. Examples of preferred polymeric materials are polyanhydrides, polyorthoesters, polyglycolic acid, polylactic acid, polyethylene vinyl acetate, and copolymers and mixtures thereof. The CDI may also be administered locally by an infusion pump, for example of the type used to deliver insulin or chemotherapeutic agents to specific organs or tumors.
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